特開 2023-108795 超音波プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023108795

(43)【公開日】2023-08-07

(54)【発明の名称】超音波プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20230731BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010031

(22)【出願日】2022-01-26

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】牧田 裕久

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601EE10

4C601GA01

4C601GA02

4C601GA03

(57)【要約】

【課題】プローブ本体の内部において断線してしまうことを抑制すること。
【解決手段】超音波プローブは、振動子アレイと、複数の同軸線と、集約部と、ケーブルと、保持部とを備える。前記振動子アレイは、複数の圧電振動子が並べられる。前記複数の同軸線は、前記振動子アレイに接続される。前記集約部は、プローブ本体の筐体の内側に配置され、複数の前記同軸線を束ねる。前記ケーブルは、複数の前記同軸線を有し、超音波診断装置と接続する。前記保持部は、前記集約部と、前記振動子アレイとの間隔を一定範囲内に保持する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧電振動子が並べられた振動子アレイと、
前記振動子アレイに接続される複数の同軸線と、
プローブ本体の筐体の内側に配置され、複数の前記同軸線を束ねる集約部と、
複数の前記同軸線を有し、超音波診断装置と接続するケーブルと、
前記集約部と、前記振動子アレイとの間隔を一定範囲内に保持する保持部と、
を備える超音波プローブ。

【請求項2】

前記圧電振動子の振動を減衰させるバッキング部を更に備え、
前記保持部は、前記集約部と、前記バッキング部とを連結させる、
請求項１に記載の超音波プローブ。

【請求項3】

前記圧電振動子の振動を減衰させるバッキング部を支持するバッキング支持部を更に備え、
前記保持部は、前記集約部と、前記バッキング支持部とを連結させる、
請求項１又は請求項２に記載の超音波プローブ。

【請求項4】

前記保持部は、前記集約部と、前記筐体とを連結させる、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項5】

前記筐体に接続される筐体接続部を更に備え
前記保持部は、前記集約部と、前記筐体接続部とを連結させる、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項6】

前記保持部は、弾性体より形成される、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項7】

前記集約部は、複数の前記同軸線を束ねた同軸線束を複数束ねる、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の超音波プローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波プローブに関する。

【0002】

従来、超音波プローブにおいて、プローブ本体は、複数の同軸線を束ねたケーブルと接続されている。同軸線は、プローブ本体に内蔵された振動子と接続する。操作者は、プローブ本体を手に持って、被検体の表面に押し当てながら移動させる。プローブ本体の移動に伴い、同軸線には、引っ張られたり、押し込まれたりするなどの負荷がかかる。

【0003】

しかしながら、プローブ本体において、同軸線の断線を抑制するための補強が十分とは言えない。そのため、同軸線は、プローブ本体の内部において断線してしまうことがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１６８０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、プローブ本体の内部において断線してしまうことを抑制することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る超音波プローブは、振動子アレイと、複数の同軸線と、集約部と、ケーブルと、保持部とを備える。前記振動子アレイは、複数の圧電振動子が並べられる。前記複数の同軸線は、前記振動子アレイに接続される。前記集約部は、プローブ本体の筐体の内側に配置され、複数の前記同軸線を束ねる。前記ケーブルは、複数の前記同軸線を有し、超音波診断装置と接続する。前記保持部は、前記集約部と、前記振動子アレイとの間隔を一定範囲内に保持する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブの内部構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係るヘッド部の構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、図１に示す集約部のＡ－Ａ矢視の断面図である。

【図4】図４は、変形例１に係る集約部の一例を示す図である。

【図5】図５は、第２の実施形態に係る超音波プローブの一例を示す図である。

【図6】図６は、第３の実施形態に係る超音波プローブの一例を示す図である。

【図7】図７は、第４の実施形態に係る超音波プローブの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、実施形態に関する超音波プローブについて説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の内部構成の一例を示す図である。超音波プローブ１は、ケーブル１０と、プローブ本体２０とを備える。なお、図１においては、超音波プローブ１の幅方向をＸ軸方向とし、超音波プローブ１の長手方向をＹ軸方向とし、超音波プローブ１の幅方向及び超音波プローブ１の長手方向と直交する方向をＸ軸方向としている。また、超音波プローブ１において、ケーブル１０が配置されている側を背面側とし、ケーブル１０と対向する側つまり被検体と接する側を正面側としている。

【0010】

ケーブル１０は、複数の同軸線１１を有し、超音波診断装置と接続する。また、ケーブル１０は、複数の同軸線１１を束ねて、絶縁体により被覆されている。例えば、ケーブル１０は、１００～２００本の同軸線１１が束ねられている。

【0011】

プローブ本体２０は、筐体２１に覆われる。プローブ本体２０は、筐体２１の内側に、被検体に対して超音波を送受信するヘッド部３０を収容する。

【0012】

図２は、第１の実施形態に係るヘッド部３０の構成の一例を示す図である。ヘッド部３０は、音響レンズ３１、整合層３２、振動子アレイ３３、接続部３４、及びバッキング部３５を備える。そして、ヘッド部３０は、正面側から背面側に向かって、音響レンズ３１、整合層３２、振動子アレイ３３、接続部３４、バッキング部３５の順番で配置される。

【0013】

なお、ヘッド部３０は、音響レンズ３１、整合層３２、振動子アレイ３３、接続部３４、及びバッキング部３５に限らず、振動子アレイ３３が受信した超音波を処理する集積回路などの図２に示されていない部材を有していてもよい。

【0014】

音響レンズ３１は、超音波を集束させるレンズである。例えば、音響レンズ３１は、任意の接着剤を介して整合層３２と接着される。また、音響レンズ３１は、超音波を集束可能な形状を有する。例えば、音響レンズ３１の表面は、中央部が盛り上がった凸面を有する。なお、音響レンズ３１は、超音波を集束可能であれば、凸面に限らず、平面であっても凹面であってよいし、２層以上の層により形成されていてもよい。音響レンズ３１は、の表面にゲル等が塗布された状態で、被検体の体表面に当てられる。

【0015】

整合層３２は、超音波を効率よく被検体内に伝播させるための中間的物質であり、圧電振動子と被検体の音響インピーダンスを整合する。

【0016】

振動子アレイ３３は、複数の圧電振動子が並べられる。振動子アレイ３３は、同軸線１１を介して、超音波診断装置から供給される駆動信号に基づいて、超音波を発生する。また、振動子アレイ３３は、被検体内で反射した超音波（反射波）を受信し、受信信号に変換する。そして、振動子アレイ３３は、同軸線１１を介して、超音波診断装置に出力する。

【0017】

なお、振動子アレイ３３は、複数の圧電振動子が１次元的（一列）に配列された１Ｄアレイプローブであってもよいし、複数の圧電振動子が２次元的に配列された２Ｄアレイプローブであってもよい。１Ｄアレイプローブとしては、例えば、セクタ型プローブ、リニア型プローブ、コンベックス型プローブ等が適用可能である。また、振動子アレイ３３は、一列に配列された複数の振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させながら超音波スキャンを行うメカニカル４Ｄプローブであってもよい。

【0018】

接続部３４は、振動子アレイ３３と、同軸線１１とを接続する。すなわち、複数の同軸線１１は、接続部３４を介して、振動子アレイ３３に接続される。例えば、接続部３４は、振動子アレイ３３の電極である。例えば、接続部３４は、振動子アレイ３３のチェンネルごとに同軸線１１を接続する。

【0019】

バッキング部３５は、振動子アレイ３３の背面側に配置される。バッキング部３５は、圧電振動子の振動を減衰させる。更に詳しくは、バッキング部３５は、振動子アレイ３３から背面側へ伝播する超音波を減衰させる。すなわち、バッキング部３５は、超音波の送信方向とは反対の方向へ伝播する超音波を減衰させる。

【0020】

図１に戻り、筐体２１は、背面側にケーブル１０の断面と略同じ大きさの開口２２を有する。ケーブル１０は、開口２２から筐体２１の内側に挿入される。すなわち、ケーブル１０は、プローブ本体２０に挿入される。

【0021】

また、ケーブル１０は、開口２２の周囲をケーブルブッシュ１２に覆われている。ケーブルブッシュ１２は、弾性を有し、ケーブル１０を保護する部材である。

【0022】

ケーブル１０は、プローブ本体２０の内側において、被覆が剥がされる。すなわち、束ねられていた複数の同軸線１１は、個々の同軸線１１にほぐされる。

【0023】

また、プローブ本体２０は、被覆が剥がされたケーブル１０の先端に集約部５０を有する。図３は、図１に示す集約部５０のＡ－Ａ矢視の断面図である。集約部５０は、プローブ本体２０の筐体２１の内側に配置され、複数の同軸線１１を束ねる。また、集約部５０の断面の面積は、ケーブル１０が挿入された筐体２１の開口２２よりも大きい。これにより、集約部５０は、ケーブル１０が筐体２１から抜け出てしまうことを抑制することができる。

【0024】

例えば、集約部５０は、複数の同軸線１１を外部被覆５１で締め付けるように覆うことにより、複数の同軸線１１を束ねる。外部被覆５１は、シリコンなどの弾性を有する絶縁体により形成される。なお、集約方法は、任意である。例えば、集約部５０は、複数の同軸線１１の間に接着剤を染み込ませることにより、複数の同軸線１１を束ねてもよい。

【0025】

また、プローブ本体２０は、ヘッド部３０と、集約部５０との間に、保持部４０を有する。保持部４０は、集約部５０と、振動子アレイ３３との間隔を一定範囲内に保持する部材である。保持部４０は、集約部５０とヘッド部３０とを連結させることにより集約部５０から接続部３４までの間隔を一定範囲内に保持する。例えば、保持部４０は、集約部５０とバッキング部３５とを連結させる。これにより、保持部４０は、集約部５０から接続部３４までの間隔を一定範囲内に保持する。

【0026】

保持部４０は、例えばシリコン等の弾性を有する接着剤により集約部５０と接着される。また、保持部４０は、例えばシリコン等の弾性を有する材料を含有する接着剤によりヘッド部３０に接着する。

【0027】

なお、保持部４０は、ヘッド部３０の何れの部分に接着されるのかは任意である。例えば、保持部４０は、ヘッド部３０のバッキング部３５に接着されてもよいし、振動子アレイ３３において圧電振動子が配置される基板に接着されてもよいし、他の部分に接着されてもよい。

【0028】

また、保持部４０は、剛体であってもよいが、弾性体により形成されることが好ましい。操作者は、プローブ本体２０を持って、被検体に当てながら移動させる。保持部４０が弾性体の場合、プローブ本体２０を引っ張ったり、押し込んだりしても、保持部４０で衝撃が吸収されるため、操作者は、衝撃を感じにくい。一方、保持部４０が剛体の場合、プローブ本体２０を引っ張ったり、押し込んだりすると、保持部４０に弾性が無いため、操作者は、衝撃を感じる。このように、保持部４０は、弾性体であることにより操作性を向上させることができる。

【0029】

また、同軸線１１は、保持部４０が伸びた状態での集約部５０から接続部３４までの距離よりも長くなっている。これにより、同軸線１１は、保持部４０が伸びた場合であっても負荷がかからない。よって、超音波プローブ１は、同軸線１１の断線を抑制することができる。

【0030】

以上のように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の同軸線１１を有するケーブル１０と、複数の同軸線１１を束ねる集約部５０とを備える。また、超音波プローブ１は、複数の同軸線１１が接続される振動子アレイ３３と、集約部５０との間隔を一定範囲内に保持する保持部４０を有する。例えば、保持部４０は、ヘッド部３０と、集約部５０とを連結することにより、間隔を一定範囲内に保持する保持部４０を有する。これにより、同軸線１１に負荷がかからなくなるため、超音波プローブ１は、プローブ本体２０の内部において同軸線１１が断線してしまうことを抑制することができる。

【0031】

（変形例１）
図４は、変形例１に係る集約部５０ａの一例を示す図である。変形例１に係る集約部５０ａは、複数の同軸線１１を束ねた同軸線束５２を更に束ねることにより形成される。

【0032】

同軸線束５２は、複数の同軸線１１であって、集約部５０ａよりも少ない同軸線１１を束ねる。例えば、同軸線束５２は、複数の同軸線１１をシリコンなどの内部被覆５３で締め付けるように覆うことにより、複数の同軸線１１を束ねる。内部被覆５３は、シリコンなどの弾性を有する絶縁体により形成される。なお、集約方法は、任意である。例えば、同軸線束５２は、複数の同軸線１１の間に接着剤を染み込ませることにより、複数の同軸線１１を束ねてもよい。

【0033】

そして、集約部５０ａは、複数の同軸線１１を束ねた同軸線束５２を複数束ねる。例えば、集約部５０ａは、複数の同軸線束５２をシリコンなどの外部被覆５１で締め付けるように覆うことにより、複数の同軸線束５２を束ねる。なお、同軸線束５２は、複数の同軸線１１の間に接着剤を染み込ませることにより、複数の同軸線束５２を束ねてもよい。

【0034】

以上のように、変形例１に係る超音波プローブ１は、複数の同軸線束５２を束ねた集約部５０ａを有する。集約部５０ａは、複数の同軸線１１を束ねた同軸線束５２を更に束ねているため、強度を向上させることができる。よって、超音波プローブ１は、プローブ本体２０の内部において、同軸線１１の断線に対する強度を向上させることができる。

【0035】

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る超音波プローブ１ａの一例を示す図である。第２の実施形態に係る保持部４０ａは、ヘッド部３０を支持するヘッド支持部４１に接着される。

【0036】

更に詳しくは、ヘッド支持部４１は、ヘッド部３０の全部又は一部を支持する部材であればよい。例えば、ヘッド支持部４１は、バッキング部３５を支持するバッキング支持部である。なお、ヘッド支持部４１は、バッキング部３５の支持に限らず、接続部３４、振動子アレイ３３、整合層３２、又は音響レンズ３１の何れを支持する部材であってもよい。

【0037】

保持部４０ａは、集約部５０と、ヘッド支持部４１とを連結させる。保持部４０ａは、ヘッド支持部４１と集約部５０とを連結させた場合にも、集約部５０から接続部３４までの間隔を一定範囲内に保持することができる。

【0038】

また、集約部５０は、変形例１に係る集約部５０ａであってもよい。

【0039】

以上のように、第２の実施形態に係る超音波プローブ１ａは、集約部５０と、ヘッド支持部４１とを連結させる保持部４０ａを有する。この場合にも、保持部４０ａは、振動子アレイ３３と、集約部５０との間隔を一定範囲内に保持することができる。よって、超音波プローブ１ａは、プローブ本体２０の内部において同軸線１１が断線してしまうことを抑制することができる。

【0040】

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る超音波プローブ１ｂの一例を示す図である。第３の実施形態に係る保持部４０ｂは、筐体２１に接着される。

【0041】

保持部４０ｂは、集約部５０と、筐体２１とを連結させる。また、保持部４０ｂと筐体２１とを接着させる位置は任意である。すなわち、保持部４０ｂは、筐体２１の上面と接着してもよいし、底面と接着してもよいし、側面と接着してもよい。

【0042】

保持部４０ｂは、筐体２１と集約部５０とを連結させた場合にも、集約部５０から接続部３４までの間隔を一定範囲内に保持することができる。

【0043】

また、集約部５０は、変形例１に係る集約部５０ａであってもよい。

【0044】

以上のように、第３の実施形態に係る超音波プローブ１ｂは、集約部５０と、筐体２１とを連結させる保持部４０ｂを有する。この場合にも、保持部４０ｂは、振動子アレイ３３と、集約部５０との間隔を一定範囲内に保持することができる。よって、超音波プローブ１ｂは、プローブ本体２０の内部において同軸線１１が断線してしまうことを抑制することができる。

【0045】

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係る超音波プローブ１ｃの一例を示す図である。第４の実施形態に係る保持部４０ｃは、筐体２１と接続した筐体接続部４２に接着される。

【0046】

筐体接続部４２は、筐体２１に接続された部材である。また、筐体接続部４２は、筐体２１と接続されることにより固定された部材であれば如何なる部材であってもよい。例えば、筐体接続部４２は、超音波プローブ１ｃに設けられたボタンに関連した部材である。

【0047】

保持部４０ｃは、集約部５０と、筐体接続部４２とを連結させる。保持部４０ｃは、筐体接続部４２と集約部５０とを連結させた場合にも、集約部５０から接続部３４までの間隔を一定範囲内に保持することができる。

【0048】

また、集約部５０は、変形例１に係る集約部５０ａであってもよい。

【0049】

以上のように、第４の実施形態に係る超音波プローブ１ｃは、集約部５０と、筐体接続部４２とを連結させる保持部４０ｃを有する。この場合にも、保持部４０ｃは、振動子アレイ３３と、集約部５０との間隔を一定範囲内に保持することができる。よって、超音波プローブ１ｃは、プローブ本体２０の内部において同軸線１１が断線してしまうことを抑制することができる。

【0050】

また、上記実施形態において、保持部４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、ヘッド部３０、ヘッド支持部４１、筐体２１、又は筐体接続部４２に接着されると説明した。しかしながら、保持部４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、ヘッド部３０、ヘッド支持部４１、筐体２１、又は筐体接続部４２の何れか一つに限らず、複数と接着されてもよい。

【0051】

以上説明した少なくとも１つの実施形態等によれば、プローブ本体２０の内部において断線してしまうことを抑制することができる。

【0052】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0053】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 超音波プローブ
１０ ケーブル
１１ 同軸線
１２ ケーブルブッシュ
２０ プローブ本体
２１ 筐体
２２ 開口
３０ ヘッド部
３１ 音響レンズ
３２ 整合層
３３ 振動子アレイ
３４ 接続部
３５ バッキング部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 保持部
４１ ヘッド支持部
４２ 筐体接続部
５０、５０ａ 集約部
５１ 外部被覆
５２ 同軸線束
５３ 内部被覆

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】